Question

11．元素A、B、C、D、E、F、G、M在元素周期表中的位置如圖1所示，回答下列問題：

（1）M的基態(tài)原子核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，B、C、D三種原子的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C（用元素符號表示）．
（2）化合物M（BD）₃的熔點為-20℃，沸點為103℃，其固體屬于分子晶體，它在空氣中燃燒生成紅棕色氧化物，反應的化學方程式為4Fe（CO）₃+9O₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2Fe₂O₃+12CO₂．
（3）化合物BDG₂的空間構型為平面三角形，寫出一種與BDG₂具有 相同空間構型的含氧酸根離子NO₃^-、CO₃^2-等．
（4）化合物FD的晶胞結構如圖2所示，晶胞參數(shù)（即邊長）為amm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則該晶體的密度為$\frac{1.6×1{0}^{5}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（用含a 和N_A的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 由元素在周期表中的位置，可知A為H元素、B為碳元素、C為N元素、D為O元素、E為Na、F為Mg、G為Cl、M為Fe．
（1）Fe原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，N元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（2）化合物Fe（CO）₃的熔點為-20℃，沸點為103℃，熔沸點比較低，符合分子晶體的性質；它在空氣中燃燒生成紅棕色氧化物，該氧化物為氧化鐵，還生成二氧化碳；
（3）化合物COCl₂的C原子形成3個σ鍵，沒有孤對電子，價層電子對數(shù)為3；與COCl₂具有相同空間構型的含氧酸根離子的中心原子連接3個O原子且沒有孤對電子；
（4）根據(jù)均攤法計算晶胞中Mg原子、O原子數(shù)目，用阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算該晶體的密度．

解答 解：由元素在周期表中的位置，可知A為H元素、B為碳元素、C為N元素、D為O元素、E為Na、F為Mg、G為Cl、M為Fe．
（1）Fe原子核外電子數(shù)為26，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，N元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；N＞O＞C；
（2）化合物Fe（CO）₃的熔點為-20℃，沸點為103℃，熔沸點比較低，屬于分子晶體，它在空氣中燃燒生成紅棕色氧化物，該氧化物為氧化鐵，還生成二氧化碳，反應方程式為：4Fe（CO）₃+9O₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2Fe₂O₃+12CO₂，
故答案為：分子；4Fe（CO）₃+9O₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2Fe₂O₃+12CO₂；
（3）化合物COCl₂的C原子形成3個σ鍵，沒有孤對電子，價層電子對數(shù)為3，空間結構為平面三角形，與COCl₂具有相同空間構型的含氧酸根離子的中心原子連接3個O原子且沒有孤對電子，為NO₃^-、CO₃^2-等，
故答案為：平面三角形；NO₃^-、CO₃^2-等；
（4）晶胞中Mg原子數(shù)目為6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4、O原子數(shù)目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，則晶胞質量為4×$\frac{24+16}{{N}_{A}}$g，晶胞參數(shù)（即邊長）為amm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，該晶體的密度為 4×$\frac{24+16}{{N}_{A}}$g÷（0.1a cm）³=$\frac{1.6×1{0}^{5}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{1.6×1{0}^{5}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及元素周期表、核外電子排布、電離能、晶體類型與性質、空間構型判斷、晶胞計算等，注意同周期主族元素中第一電離能異常情況，需要學生具備扎實的基礎．